【摘要】針對(duì)屯蘭選煤廠（以下簡(jiǎn)稱屯選）現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，排矸工藝水平和設(shè)備處理能力不能滿足生產(chǎn)需要，提出技術(shù)改造和工藝流程優(yōu)化方案，并對(duì)其進(jìn)行可行性分析，以及技術(shù)改造后取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】選煤廠；工藝優(yōu)化；重介淺槽分選機(jī)；可行性

0.概述

屯蘭選煤廠是1997年建成投產(chǎn)的礦井型煉焦煤選煤廠，原設(shè)計(jì)入洗原煤能力400萬(wàn)噸/年，采用“跳汰主選、浮選”工藝；2002年以后經(jīng)過(guò)一系列技術(shù)改造后，目前采用“動(dòng)篩排矸、重介—浮選聯(lián)合工藝”， 實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)500萬(wàn)噸/年，主要入洗屯蘭礦井的原煤。采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器 （3GDMC1200/850A）為主要分選設(shè)備，配以其它高效輔助設(shè)備， 形成一套簡(jiǎn)化、高效、可靠、靈活的選煤工藝示范系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著入洗原煤煤質(zhì)的變差，矸石含量越來(lái)越大，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)存在的問(wèn)題越來(lái)越明顯，嚴(yán)重制約著礦井和選煤廠的生產(chǎn)。為了適應(yīng)煤礦生產(chǎn)需求和煤質(zhì)與市場(chǎng)變化，屯選必須進(jìn)行技術(shù)改造，刻不容緩。

1.技術(shù)改造的必要性

1.1選煤廠處理能力匹配的需要

屯選經(jīng)過(guò)2002年以后的技術(shù)改造后后，原煤實(shí)際處理能力可達(dá)500萬(wàn)噸/年，隨著屯蘭礦井開(kāi)采能力不斷提高，老選廠現(xiàn)有的生產(chǎn)能力與礦井的發(fā)展已不匹配，尤其是準(zhǔn)備車(chē)間動(dòng)篩排矸已經(jīng)無(wú)法滿足排矸要求，影響礦井和選煤廠的正常生產(chǎn)，并進(jìn)一步制約著選煤廠的可持續(xù)發(fā)展。因此，對(duì)屯選進(jìn)行技術(shù)改造十分必要。

1.2選煤廠新工藝發(fā)展的需要

選煤廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝為+50mm動(dòng)篩排矸，50-0mm不脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選， -0.5mm煤泥浮選工藝。隨著礦井地質(zhì)條件的變化，煤炭質(zhì)量逐漸變差，毛煤矸石含量不斷增大，目前毛煤中的矸石量已經(jīng)超過(guò)了動(dòng)篩跳汰機(jī)的處理能力。尤其當(dāng)綜采工作面出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造（斷層或無(wú)炭柱）時(shí)，毛煤矸石量進(jìn)一步加大，動(dòng)篩處理不過(guò)來(lái)，常常造成動(dòng)篩排矸輪卡堵。片矸擠出篩板，或進(jìn)入原煤，給后續(xù)洗選工藝帶來(lái)困難；或堵塞連通管，直接造成生產(chǎn)影響。矸石帶煤損失嚴(yán)重，既造成經(jīng)濟(jì)損失，又不利于矸石的后續(xù)治理，給破碎機(jī)造成一定影響。為改善處理工藝，提高排矸效率，必須對(duì)選煤排矸預(yù)分選工藝進(jìn)行技術(shù)改造。

1.3提高設(shè)備處理效率的需要

隨著礦井開(kāi)采機(jī)械化程度的提高，煤質(zhì)變差，矸石量大，大量煤泥進(jìn)入重介分選系統(tǒng)，造成導(dǎo)致無(wú)壓三產(chǎn)品旋流器處理能力下降，重介系統(tǒng)分流量過(guò)大，懸浮液密度不穩(wěn)定，灰分高，介耗增加，職工勞動(dòng)強(qiáng)度增大，使得選煤廠生產(chǎn)能力嚴(yán)重下降。因此，為提高生產(chǎn)效率，保證入洗原煤質(zhì)量，提效降耗成為必然，需對(duì)選煤廠進(jìn)行技術(shù)改造。

2.技術(shù)改造的可行性分析

2.1 煤質(zhì)分析

屯選的入選原料煤全部來(lái)自屯蘭礦井應(yīng)。其中可采煤層主要為 02、2、4、8、9煤層，各煤層結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜，夾層矸都有2-4層，頂?shù)装寮皧A矸巖性多為泥巖和砂質(zhì)泥巖。屯蘭礦井目前開(kāi)采2煤層和8煤層，其中2煤層為中灰、低硫煤，8煤層為低中灰、中高硫煤。隨著井下地質(zhì)條件及開(kāi)采工藝的變化，出煤質(zhì)量逐漸變差，矸石含量大，原煤灰分經(jīng)常在40%以上。

根據(jù)近幾個(gè)月原煤篩分資料及浮沉資料，綜合作出原煤篩分試驗(yàn)報(bào)告表（表3.1-1）和50-25mm浮沉試驗(yàn)報(bào)告表（3.1-2）。

表3.1-1 原煤篩分試驗(yàn)報(bào)告表

表3.1-2 50-25mm浮沉試驗(yàn)報(bào)告表

由表3.1-1可知：原煤灰分為45.16%，屬于高灰分煤；+25mm矸石量為25.15%，灰分為76.34%，毛煤中矸石較高，為提高洗煤分選效果，需采用處理能力大、排矸效率高的工藝進(jìn)行原煤排矸，0-50mm各粒級(jí)物料含量較為均勻，隨著粒度的減小，灰分逐漸下降；0.5-0mm粒級(jí)灰分最低，為21.1%，說(shuō)明矸石不易泥化。50-25mm粒級(jí)主導(dǎo)密度為1.3-1.4、1.8-2.0、+2，0g/cm3， 產(chǎn)率分別為 17.56%、11.32%、55.88%，說(shuō)明50-25mm中矸石含量較大，當(dāng)分選密度為1.6g/cm3時(shí)，浮沉累計(jì)產(chǎn)率為73.51%，累計(jì)灰分為74.35%。

由表3.1-2可知，當(dāng)理論分選密度為1.40，2.0g/cm3時(shí)，可選性極難選；當(dāng)理論分選密度為1.5g/cm3時(shí)，可選性較難選；當(dāng)理論分選密度為1.6 g/cm3時(shí)，可選性為易選；當(dāng)理論分選密度為1.8g/cm3時(shí)，可選性為中等可選。因此在原煤準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，提高矸石預(yù)排有利于提高后續(xù)洗選生產(chǎn)能力，滿足礦井生產(chǎn)，同時(shí)進(jìn)一步降低處理成本。

2.2重介淺槽預(yù)排矸分析

2.2.1采用重介淺槽預(yù)排矸，預(yù)先排除原煤中的塊矸石，改善原煤質(zhì)量，減少三產(chǎn)品重介旋流器矸石入量，提升了三產(chǎn)品重介旋流器處理能力和利用效率，達(dá)到增加選煤廠生產(chǎn)能力、降低生產(chǎn)成本的目的。

2.2.2使用重介淺槽預(yù)排矸工藝，設(shè)置分級(jí)脫泥。原煤脫泥后，由于進(jìn)入重介旋流器中的煤泥含量少，介質(zhì)分流量可大大減少，從而既可減少進(jìn)入磁選系統(tǒng)的物料量，又可以穩(wěn)定介質(zhì)密度。

2.2.3選前脫泥減少了比表面積大的細(xì)顆粒煤泥與重介質(zhì)懸浮液的接觸機(jī)會(huì)，有利于磁性物的回收，提高了脫介篩、磁選機(jī)的工作效率。

2.3重介淺槽分選機(jī)工作原理

重介淺槽分選機(jī)的主要工作原理是淺槽分選機(jī)的分選原理是利用煤和矸石密度的不同在相對(duì)靜止的重介懸浮液中自然分層。由于淺槽分選機(jī)的分選長(zhǎng)度一般只有1.6～1.8m，煤和矸石在懸浮液中的停留時(shí)間很短，大約是普通跳汰機(jī)的1/5～1/8，是動(dòng)篩跳汰機(jī)的1/2～1/3，同時(shí)煤和矸石在淺槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)十分平穩(wěn)，可以認(rèn)為是相對(duì)靜態(tài)分選，煤和矸石在懸浮液中很少相互擠壓摩擦，因此可以最大限度的提高設(shè)備的分選精度，減輕分選作業(yè)產(chǎn)生的次生煤泥量。

重介淺槽分選機(jī)具有以下特點(diǎn)：

①分選精度高，產(chǎn)品回收率高，對(duì)煤質(zhì)、原煤入選量、粒度組成波動(dòng)等適應(yīng)性強(qiáng)。由于井下地質(zhì)條件的變化，礦井的原煤灰分波動(dòng)較大；另外，井下綜采工作面割煤速度的調(diào)整、割煤方式發(fā)生變化等因素的影響，入洗塊煤量也會(huì)出現(xiàn)頻繁的波動(dòng)。選用重介淺槽工藝可以充分發(fā)揮其適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，在入洗塊煤數(shù)、質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，不需對(duì)任何操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。②分選上限高、分選粒度寬（200-13mm），能有效減少大塊矸石及煤的破碎率，降低能耗，對(duì)降低最終產(chǎn)品水分有利。③單臺(tái)設(shè)備通過(guò)能力大，能及時(shí)排除大量矸石，可大大簡(jiǎn)化工藝環(huán)節(jié)，減少?gòu)S房體積。④自動(dòng)化程度高，懸浮液密度可自動(dòng)調(diào)節(jié)。可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2.4設(shè)計(jì)工藝流程

設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝為：礦井來(lái)煤在主井井口房經(jīng)篩孔為200mm的毛煤分級(jí)篩分級(jí)后，篩下物經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)載后運(yùn)至新建塊煤淺槽分選車(chē)間，在車(chē)間內(nèi)經(jīng)分級(jí)脫泥篩（分級(jí)粒度25mm）分級(jí)、脫泥后分成200-25mm和-25mm兩個(gè)粒度級(jí)，200-25mm進(jìn)入淺槽分選機(jī)分選，-25mm以下作為混煤進(jìn)入選煤廠后續(xù)系統(tǒng)繼續(xù)分選。200-25mm塊煤經(jīng)淺槽分選機(jī)分選成2個(gè)產(chǎn)品，塊精煤和塊矸石，塊精煤經(jīng)脫介、破碎后，摻入-25mm末煤；矸石經(jīng)脫介后，作為最終的矸石產(chǎn)品。脫泥篩的篩下水，經(jīng)振動(dòng)弧形篩、末煤離心機(jī)脫水后，也摻入-25mm末煤，振動(dòng)弧形篩的篩下水、末煤離心機(jī)離心液用泵打入選煤廠處理。

2.5工藝系統(tǒng)技術(shù)操作說(shuō)明

屯選實(shí)現(xiàn)淺槽排矸系統(tǒng)改造后，礦井原煤經(jīng)棒條篩分選去除特大矸石，篩下物經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)載至淺槽排矸車(chē)間，先經(jīng)過(guò)-13mm分級(jí)篩分級(jí)，篩下物直接進(jìn)入主廠房；篩上物進(jìn)入淺槽排矸系統(tǒng)，矸石經(jīng)矸石皮帶輸送至矸石山，輕產(chǎn)物經(jīng)脫水、破碎達(dá)到50mm以下后輸送進(jìn)入原煤倉(cāng)進(jìn)行后續(xù)洗選，主洗工藝不變。

3.效益分析

隨著屯蘭礦井地質(zhì)條件的變化，煤炭質(zhì)量越來(lái)越差，毛煤矸石含量不斷增大，原來(lái)排矸設(shè)備動(dòng)篩不能滿足生產(chǎn)需要，常常造成排矸輪卡堵，片矸擠出篩板或進(jìn)入原煤倉(cāng)或堵塞連通管，對(duì)生產(chǎn)造成影響。同時(shí)，由于動(dòng)篩常處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)磨損嚴(yán)重，設(shè)備故障率高，配件采購(gòu)困難，且價(jià)格較高，維修成本居高不下，淺槽排矸系統(tǒng)的實(shí)施，提高生產(chǎn)能力，簡(jiǎn)化工藝環(huán)節(jié)，分選時(shí)間短，維修成本低，在滿足生產(chǎn)需求的同時(shí)降低能耗、節(jié)約成本，降低職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，為屯選取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述技術(shù)方案的改造后，使屯選在選煤行業(yè)探索實(shí)踐新工藝、新方法邁向更深的層次，更加適應(yīng)目前煤炭市場(chǎng)和煤炭深加工發(fā)展的需要，保證選煤廠系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，洗出高質(zhì)量的煉焦精煤的同時(shí)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn) ，從而有力地促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]段明海.淺析模塊重介淺槽選煤系統(tǒng)的應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2006，（04）.

[2]李慧，辛忠偉，李新宏.重介淺槽分選機(jī)工作機(jī)理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[A].2009中國(guó)選礦技術(shù)高峰論壇暨設(shè)備展示會(huì)論.

[3]黃亞飛.淺槽刮板重介質(zhì)分選機(jī)的應(yīng)用分析[A].2010年全國(guó)選煤學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2010.